鴻蒙系統(tǒng)的啟動流程

作者：liangkz 2021-04-14 15:23:34

系統(tǒng)

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鴻蒙系統(tǒng)的啟動流程

Liangkz 2021.04.11 Ver1.0

目錄
1. 第一階段：U-Boot啟動
2. 第二階段：匯編代碼引導(dǎo)LiteOS-a內(nèi)核
3. 第三階段：內(nèi)核LiteOS-a的C語言啟動階段
4. 第四階段：鴻蒙系統(tǒng)應(yīng)用層的啟動
5. 鴻蒙應(yīng)用(APP)的啟動
6. #task命令查看進程/線程信息(簡表)

聲明：

嚴格來說本文檔并非真正原創(chuàng)的，這是上了朱有鵬老師的免費課《想讀懂鴻蒙2.0源碼，也許你需要先懂這些》之后，做的一些總結(jié)。

課程時間一個半小時，內(nèi)容也很多，學(xué)習(xí)過程中我發(fā)現(xiàn)朱老師的ppt上部分代碼/文件，在我本地的鴻蒙系統(tǒng)代碼上找不到，或者路徑不相同，所以我就做了一些整理。

這里僅摘取課程中的鴻蒙系統(tǒng)在HI3516DV300平臺上的啟動流程部分(從30:00開始講解啟動過程)進行匯總和整理，如有錯誤，請朱老師和各位同學(xué)指正。后繼在學(xué)習(xí)過程中會繼續(xù)對本文當(dāng)作修正升級。

我的本地代碼是基于最新發(fā)布的OpenHarmony 1.1.0 LTS(2021-04-01)版本抓取的，代碼根目錄OHOS1_1_0LTS：

$repo init -u https://gitee.com/openharmony/manifest.git -b refs/tags/OpenHarmony_release_v1.1.0 --no-repo-verify 
 
$repo sync

在根目錄下執(zhí)行：

OHOS1_1_0LTS$ hb set 
 
[OHOS INFO] Input code path: . 
 
OHOS Which product do you need?   
 
->ipcamera_hispark_taurus@hisilicon 
 
OHOS1_1_0LTS$ hb build

即可開始編譯 hi3516dv300 平臺代碼。

輸出的過程文件和最終bin，在以下路徑內(nèi)：

out\hispark_taurus\ipcamera_hispark_taurus

因為本人還沒有開發(fā)板，無法燒錄、抓取log分析以及做相關(guān)的操作去驗證。

1. 第一階段：U-Boot啟動

System startup 
 
Uncompress Ok! 
 
U-Boot 2016.11 (......) hi3516dv300 
 
............ 
 
............(省略) 
 
Hit any key to stop autoboot: 0 
 
MMC read: dev #0, block # 2048, count 16384  ...  16384 blocks read: OK 
 
## Starting application at 0x80000000...

到此為止屬于U-Boot的啟動。

Uboot不屬于鴻蒙系統(tǒng)，這里不做進一步分析，代碼在目錄

device\hisilicon\third_party\uboot\u-boot-2020.01

2. 第二階段：匯編代碼引導(dǎo)LiteOS-a內(nèi)核

Uboot引導(dǎo)liteos-a內(nèi)核啟動起來，需要有一個入口，在：

kernel\liteos_a\tools\build\liteos.ld

打開這個文件，可見：

ENTRY(reset_vector) 
 
INCLUDE board.ld 
 
SECTIONS 
 
{ 
 
...... 
 
}

reset_vector 就是整個鴻蒙內(nèi)核啟動的入口點，這是一個符號，定義在：

kernel\liteos_a\arch\arm\arm\src\startup\reset_vector_mp.S

同目錄下還有一個reset_vector_up.S文件，因為HI3516是ARM Cortex A7雙核處理器，所以需要看mp(多核)這個文件，up這個是單核的。

打開reset_vector_mp.S文件，找到“reset_vector:”符號，從這里開始跑匯編代碼，引導(dǎo)liteos-a內(nèi)核的啟動，一直到：

“ 
 
    bl     main 
 
  
 
_start_hang: 
 
    b      _start_hang 
 
”

這里調(diào)用一個 main 函數(shù)，然后執(zhí)行 _start_hang 進入死循環(huán)，至此匯編代碼階段就結(jié)束了。

通過main函數(shù)進入內(nèi)核LiteOS-a啟動的C語言階段。

3. 第三階段：內(nèi)核LiteOS-a的C語言啟動階段

上面匯編階段調(diào)用的main函數(shù)，位于：

kernel\liteos_a\platform\main.c

main函數(shù)通過OsSystemInfo();函數(shù)里打印下面這些信息

  
 
******************Welcome****************** 
 
Processor  : Cortex-A7*2 
 
Run Mode : SMP 
 
GIC Rev  : GICv2 
 
build time : ...... 
 
Kernel  : Huawei LiteOS 2.0.0.xxx 
 
******************************************** 
 
  
 
main core booting up... 
 
... 
 
...

從這一步的main開始讀liteos-a的C語言源碼，可以直接在鴻蒙代碼的

kernel\liteos_a\platform\main.c

進行閱讀理解。

不過，推薦從下面?zhèn)}庫拉代碼下來讀，
鴻蒙內(nèi)核源碼注解分析：
https://gitee.com/weharmony/kernel_liteos_a_note.git
這是在鴻蒙官方開源項目 kernel_liteos_a 基礎(chǔ)上，給源代碼加上了給常詳細的中文注解，有利于加快理解。

main函數(shù)截圖如下：

Line173行調(diào)用的OsMain()函數(shù)，位于：

kenerl\liteos_a\kernel\common\los_config.c

主要做了：

其中的：

OsTickInit(......); // tick初始化,包含注冊中斷事件

硬件時鐘初始化，啟動節(jié)拍，注冊硬中斷

OsKernelInitProcess(); // 完成內(nèi)核進程的初始化

調(diào)用OsProcessCreateInit(processCB, OS_KERNEL_MODE, "KProcess", 0);

首先創(chuàng)建2號進程 KProcess，最高優(yōu)先級0，這是一個內(nèi)核態(tài)進程。

鴻蒙進程一共有32個優(yōu)先級(0-31)，其中0-9級為內(nèi)核進程，用戶進程可配置的優(yōu)先級有22個(10-31)。

然后創(chuàng)建2號進程的2個子線程 ResourceTask 和 KIdle，詳見代碼。

可以在shell內(nèi)執(zhí)行task命令查看進程和線程信息，表格見文末。

注意，此時1號進程還沒有創(chuàng)建，它是用戶態(tài)根進程，要到稍微后面才創(chuàng)建。

OsSwtmrInit(); //軟時鐘模塊初始化

創(chuàng)建Swt_Task(software timmer)線程，父進程是2號進程KProcess，

OsSystemInit(); //系統(tǒng)初始化

系統(tǒng)軟硬件的初始化，由2號進程 KProcess創(chuàng)建“system_wq”“SystemInit”“memshow_Task”等線程。

“SystemInit”線程：

其入口函數(shù)則由內(nèi)核外部提供，在:

device\hisilicon\hispark_taurus\sdk_liteos\mpp\module_init\src\system_init.c

里的SystemInit()函數(shù):

其中的：

ProcFsInit()

創(chuàng)建和掛載/proc文件系統(tǒng)，代碼見：

kernel\liteos_a\fs\proc\os_adept\proc_init.c

SDK_init() //calling SDK_init form HISI_SDK

初始化3516DV300特有的SDK，用內(nèi)部的DSP硬件來做視頻編解碼，只提供相關(guān)庫文件，不開源。

代碼在：

device\hisilicon\hispark_taurus\sdk_liteos\mpp\module_init\src\sdk_init.c

OsMountRootfs()

掛載根文件系統(tǒng)：

out\hispark_taurus\ipcamera_hispark_taurus\rootfs.tar

可以通過tar -tf rootfs.tar 命令查看里面都有些什么內(nèi)容。

開始查找根文件系統(tǒng)里的/bin/init并創(chuàng)建init進程。

OsUserInitProcess()

調(diào)用OsProcessCreateInit(processCB, OS_USER_MODE, "Init", OS_PROCESS_USERINIT_PRIORITY); //28

這時候才創(chuàng)建1號進程init，這是用戶態(tài)根進程，優(yōu)先級別為28，這個1號進程接下來會創(chuàng)建和啟動其他的用戶態(tài)進程(shell/apphilogcat/.../ai_server等3~9號進程)。

【接下來這一小部分還沒理解透】

調(diào)用OsLoadUserInit() load init 的相關(guān)配置

再使用 __user_init_entry 參數(shù)，調(diào)用OsUserInitProcessStart()。

__user_init_entry就是第一個用戶態(tài)根進程的地址，它通過宏LITE_USER_SEC_ENTRY進行定義，

代碼在：

kernel\liteos_a\kernel\user\src\los_user_init.c

/bin/init就是kernel調(diào)用init_lite的入口【見第四階段對這個的解釋】，由此進入應(yīng)用層的啟動。

跑完OsMain()函數(shù)，LiteOS-a內(nèi)核的啟動工作就基本上完成了，接下來就開始了鴻蒙系統(tǒng)應(yīng)用層的啟動。

4. 第四階段：鴻蒙系統(tǒng)應(yīng)用層的啟動

這個應(yīng)用層實際上就是鴻蒙的framework，啟動init入口在：

base\startup\init_lite\services\src\main.c

ReadFileToBuf()

這一步讀取的 /etc/init.cfg文件，在上面OsMountRootfs()掛載根文件系統(tǒng)的時候就掛載上了，它是

vendor\hisilicon\hispark_taurus\init_configs\init_liteos_a_3516dv300.cfg

的副本，這個文件就包含了“pre-init”“init”“post-init”的相關(guān)操作，分別是設(shè)置掛載一些設(shè)備、設(shè)置好路徑，啟動服務(wù)等工作。

而后面的"services"則包含一組服務(wù)的定義，它們是系統(tǒng)里的關(guān)鍵進程。

DoJob("init")

由“1號進程init”，在應(yīng)用層通過start指令創(chuàng)建和啟動：shell/apphilogcat/.../ai_server等3~9號進程，它們都是用戶態(tài)進程，父進程都是“1號進程init”。

init將根據(jù)上面cfg配置的job和services來做對應(yīng)的操作和啟動對應(yīng)的服務(wù)程序，并設(shè)置它們的uid、gid、進程優(yōu)先級和權(quán)限等。

可以在shell內(nèi)執(zhí)行task命令查看進程和線程信息，表格見文末。

【見官方文檔：base\startup\init_lite\README_zh.md】
這個init組件(即base\startup\init_lite)負責(zé)處理從內(nèi)核加載第一個用戶態(tài)進程(2號進程init)開始，到第一個應(yīng)用程序啟動之間的系統(tǒng)服務(wù)進程啟動過程。
init將系統(tǒng)啟動分為三個階段：
“pre-init”階段：啟動系統(tǒng)服務(wù)之前需要先執(zhí)行的操作，例如掛載文件系統(tǒng)、創(chuàng)建文件夾、修改權(quán)限等
“init”階段：系統(tǒng)服務(wù)啟動階段
“post-init”階段：系統(tǒng)服務(wù)啟動完后還需要執(zhí)行的操作
上述每個階段在配置文件init.cfg中都用一個job表示，每個job都對應(yīng)一個命令集合，init通過依次執(zhí)行每個job中的命令來完成系統(tǒng)初始化。job執(zhí)行順序：先執(zhí)行“pre-init”，再執(zhí)行“init”，最后執(zhí)行“post-init”，所有job都集中放在init.cfg的jobs數(shù)組中。
除上述jobs數(shù)組之外，init.cfg中還有一個services數(shù)組，用于存放所有需要由init進程啟動的系統(tǒng)關(guān)鍵服務(wù)的服務(wù)名、可執(zhí)行文件路徑、權(quán)限和其他屬性信息。
配置文件init.cfg位于代碼倉庫/vendor/hisilicon/hispark_aries/init_configs/目錄，部署在/etc/下，采用json格式，文件大小目前限制在100KB以內(nèi)。
init組件會編譯成out\hispark_taurus\ipcamera_hispark_taurus目錄下的bin/init，同時打包在根文件系統(tǒng)rootfs.tar內(nèi)，上面掛載根文件系統(tǒng)時，會掛載成/bin/init，由第三階段的最后一步OsUserInit()調(diào)用和執(zhí)行。
【見官方文檔：base\startup\init_lite\README_zh.md】

至此，鴻蒙系統(tǒng)的關(guān)鍵系統(tǒng)進程和相關(guān)服務(wù)都已經(jīng)啟動起來了，至于shell/apphilogcat/.../ai_server等3~9號進程的具體啟動過程和調(diào)用的相關(guān)代碼入口，還需待后面進一步學(xué)習(xí)分析。

5. 鴻蒙應(yīng)用(APP)的啟動

在hi3516dv300平臺(帶屏幕)的桌面(也就是launcher進程)上點擊camera應(yīng)用圖標，這時候會啟動camera應(yīng)用程序，實際上會通過“7號進程appspawn”創(chuàng)建子進程“com.huawei.camera”，這是一個應(yīng)用程序進程，其父進程并不是launcher進程，而是appspawn進程。

實際上所有的應(yīng)用程序的父進程都是appspawn進程。

鴻蒙應(yīng)用開發(fā)的第一個示例程序“helloworld”的啟動也應(yīng)該類似。

#include <stdio.h> 
#include "ohos_init.h" 
#include "ohos_types.h" 
void HelloWorld(void) 
{ 
    printf("[Init] Hello World!\n"); 
} 
SYS_RUN(HelloWorld);